Фізичний помічник

Лабораторна робота №1

ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Мета роботи:(натисніть щоб показати)

набуття навичок роботи з вимірювальними приладами та опрацювання результатів фізичних вимірювань із використанням методів теорії похибок.

Схема лабораторної установки(натисніть щоб показати)

Робочі фомули(натисніть щоб показати)

УВАГА!!! Для успішного виконання лабораторної роботи необхідно виконати всі пункти порядку виконання!!! Щоб переглянути підказку по виконанню якогось пункта натисніть на нього.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Завдання 1. Визначити номінал опору партії однотипних резисторів.

1. Ознайомитись з лабораторною установкою. Записати всі складові лабораторного устаткування, вказавши тип, клас точності та інші характеристики приладів; записати похибки величин, які обумовлені особливостями інструментів (див. Методичні рекомендації до лабораторних робіт. Частина 1, розділ 1, п. 1.5).

В даній лабораторній роботі використовуються такі прилади: набір однотипних резисторів №... (номер вказано на установці); мультиметр UT... (тип вказано на мультиметрі). В дужках після мультиметра вказати його абсолютну похибку вимірювання опору ΔR = ... (Вона дорівнює одиниці найменшого розряду. Наприклад, мультиметр показує опір 75,48 Ом. У цьому випадку точність ΔR = 0,01 Ом.)

2. За допомогою мультиметра виміряти опір кожного резистора Rі, результати занести до табл. 1.1.

Мультиметр переключаємо в режим вимірювання сили струму. Значення не заокруглюємо. Записуємо як є. Якщо остання цифра змінюється, беремо середнє значення.

3. Визначити середнє значення опору <R> даної вибірки однотипних резисторів за формулою 1 (Див. Робочі формули), де N – кількість резисторів.

Приклад обчислення:

В кінцевому результаті залишаємо стільки значущих цифр, скільки було у числі з їх найменшою кількістю. В нашому прикладі в усіх числах чотири значущі цифри, тому результат заокруглюємо до 4-х значущих цифр.

4.Розрахувати абсолютні значення |ΔR| випадкових відхилень Ri від середнього значення <R> за формулою 2 (Див. Робочі формули).

Приклад обчислення:

5. Обчислити середнє квадратичне відхилення за формулою 3 (Див. Робочі формули).

Приклад обчислення:

6. Для різних коефіцієнтів надійності Р, наведених у табл. 1.2, з таблиці коефіцієнтів Стьюдента (див. табл. Д. 1) визначити відповідні параметри t розподілу Стьюдента. Результати занести до табл. 1.2.

7. Визначити довірчий інтервал ±ΔR для кожного коефіцієнта надійності за формулою 4 (Див. Робочі формули).

Приклад обчислення:

8. Обчислити відносні похибки відхилень значення опору резисторів для вказаних надійностей за формулою 5 (Див. Робочі формули).

Приклад обчислення:

9. Занести до табл. 1.2 кінцевий результат у вигляді <R>±ΔR (див. Методичні рекомендації до лабораторних робіт. Частина 1, розділ 2, п. 2.3). Зробити висновки щодо одержаних результатів вимірювань та обчислень, пояснивши зміст запису.

Оцінку максимальної похибки слід округлювати до однієї значущої цифри, за винятком, коли вона дорівнює 1,5 або 0,15 і т.п. (округлення тоді дає 1 або 2, що різниться вдвічі). При поданні кінцевого результату у вигляді Х ± ΔХ число Х потрібно округлювати до того розряду, у якому міститься значуща цифра оцінки максимальної похибки. Щоб було більш зрозуміло, розглянемо на конкретному прикладі. Нехай в результаті виконання лабораторної роботи отримано середній опір <R>=229,4 кОм, а довірчі інтервали (похибки):

для ймовірності 0,5 - 0,395;

для ймовірності 0,68 - 4,103;

для ймовірності 0,95 - 9,637;

для ймовірності 0,999 - 15,09.

Скориставшись правилом запису кінцевого результату, отримаємо:

для ймовірності 0,5 - (229,4±0,4)кОм(похибка заокруглена до десятих, тому й середнє значення заокруглено до того ж розряду);

для ймовірності 0,68 - (229±4)кОм(похибка заокруглена до цілих, тому й середнє значення заокруглено до того ж розряду);

для ймовірності 0,95 - (230±10)кОм (похибка заокруглена до десятків, тому й середнє значення заокруглено до того ж розряду);

для ймовірності 0,999 - (229±15)кОм (виняток).

Зауважимо, що потрібно обов’язково вказувати одиницю вимірювання знайденої фізичної величини.

10. Провести оцінку максимальної похибки при визначенні опору одного з резисторів за формулою 6, де абсолютна похибка вимірювання опору ΔR дорівнює одиниці найменшого розряду.

Оскільки мультиметр цифровий, а не стрілковий, то приклад обчислення виглядає так:

ВИСНОВОК

У висновках до лабораторної роботи повинні бути враховані такі моменти:

1) яке явище (або закон, співвідношення тощо) досліджувалось в даній лабораторній роботі (див. Тему та мету роботи);

2) які величини й яким методом були одержані;

3) які основні прилади (устаткування) використовувались (див. Вимірювальні прилади);

4) навести кінцеві результати (див. Завдання), одержані в лабораторній роботі;

5) порівняти одержані результати з табличними або теоретичними даними (див. Теоретичний вступ);

6) проаналізувати характер одержаних графіків та порівняти з теоретичними даними (див. Теоретичний вступ).

Орієнтовна схема написання висновків до виконання лабораторної роботи

У цій лабораторній роботі проводилось дослідження (закону, залежності якоїсь величини від інших, співвідношень і т.ін.(див. тему та мету роботи)).

Вимірювання виконувались на лабораторній установці (назва установки або її короткий опис з указанням основних елементів(приладів які використовувалися для вимірювання), навести також точності приладів) за допомогою методу (указати метод або особливості проведення вимірювань). На підставі результатів вимірювань були обчислені величини (навести кілька найголовніших (див. Завдання) результатів з указанням їхньої абсолютної та відносної похибки і одиниці вимірювання).

Також були побудовані графіки залежностей (указати яких) або представлені графічно (діаграми, картини полів тощо). Дати опис характеру графічних залежностей, указати положення максимумів або мінімумів, ділянки зростання або зменшення величини, аналіз діаграм, характеристики полів тощо. Порівняння експериментальних результатів і графічних залежностей з відповідними теоретичними розрахунками показує, що вони (добре збігаються в межах похибки експерименту або мають значні розбіжності, хоча в цілому відображають залежність правильно). Причиною значних розходжень між одержаними результатами і теорією можуть бути (указати основні вади лабораторної установки, методики вимірювань або недостатня точність приладів).

В цілому поставлена в роботі мета досягнута: (підтверджені такі-то закони, залежності або співвідношення, одержані такі-то кількісні результати (див. тему та мету роботи)).